يقع المرصد الفضائي في جامعة تل أبيب

المرصد الجديد للكواكب والأقمار الصناعية الذي يتم بناؤه حاليا على سطح مبنى شنكار سيصبح واحدا من أكثر المعامل تطورا في العالم، والذي سيسمح، من بين أمور أخرى، بالاتصال المتقدم مع الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية الأخرى

 

من يريد أن يعرف إلى أين تتجه أجهزة الاستقبال إلى محطة الفضاء الدولية أو كيف يعمل القمر الصناعي النانوي التابع لجامعة تل أبيب، توسات 1الذي يدور حول الأرض منذ ما يقرب من عام، سيتمكن من رؤيتها بأم عينيه قريبًا جدًا. في هذه الأيام، يتم بناء مبنى على سطح الشنكر مدرسة الفيزياء وعلم الفلك في كلية العلوم الدقيقة بقلم ريموند وبيرلي ساكلر، محطة أرضية بصرية جديدة ومتطورة، يمكنها، من بين أمور أخرى، تقديم لمحة عن التفاصيل الصغيرة جدًا التي تحدث على ارتفاعات عالية فوقنا.

 

وفي ماذا سيتم استخدامه أيضًا؟ وسيتبع بشكل أساسي الأقمار الصناعية النانوية والأجرام السماوية القريبة نسبيًا، ولكن أيضًا النجوم التي تبعد عنا ملايين السنين الضوئية. في المستقبل، ستعمل المحطة كأداة للتشفير الكمي عبر الفضاء، أداة ستسمح لنا بتشفير أي نوع من المعلومات بأفضل طريقة ممكنة دون أن نكون قادرين على اختراقها، وجمع معلومات علمية مهمة. قبل أن يبدأ التلسكوب الأكثر تطورًا في إسرائيل العمل معنا، قبضنا على البروفيسور يارون عوز، رئيس الجامعة المركز الكمي، البروفيسور حاييم سوشوفسكي من كلية الفيزياء وعلم الفلك ومايكل تسوكران، المصور العالمي النجم والذي سيتولى تشغيل المحطة الجديدة، لإجراء محادثة خفيفة حول الاتصال البصري الكمي والتصوير الفضائي واللقاءات غير المخطط لها التي أدت إلى مشاريع رائدة.

 

لنبدأ من السطح وننزل

يشارك البروفيسور حاييم سوشوفسكي في الأبحاث الأساسية والتطبيقية في مجال واسع من الأبحاث حول التفاعل بين الضوء والمادة. "يتعامل مختبر أبحاثي بشكل أساسي مع الضوئيات النانوية والديناميكيات فائقة السرعة والتفاعل غير الخطي للضوء مع المواد المختلفة في الطبيعة. وفي السنوات الأخيرة، شاركت أيضًا في النشاط المكثف في مركز الأقمار الصناعية النانوية وفي مركز الكم الجديد الذي بدأ العمل في الحرم الجامعي، حيث ما نقوم به الآن على السطح هو مزيج من كل هذه الأشياء معًا".

 

"إذا كان مجال الفضاء "مملوكًا" حصريًا لوكالة ناسا وكيانات محددة جدًا، مثل صناعة الطيران هنا في إسرائيل، فإن طلاب المدارس الثانوية اليوم يرسلون أيضًا أقمارًا صناعية إلى الفضاء"، يوضح سوشوفسكي. الثورةمساحة جديدة الذي يسمح للشركات الخاصة بإرسال أقمار صناعية نانوية إلى الفضاء بتكلفة معقولة نسبيًا قد غير حياتنا، وفي السنوات الخمس عشرة الماضية، كانت الجامعات تفعل ذلك أيضًا.

 

את القمر الصناعي نانو توسات 1، وتتميز وبنيت هنا في الحرم الجامعي تحت قيادة الدكتور مئير أريئيل، البروفيسور عوفر عمراني من كلية الهندسة آيفي وألدر فليشمان والبروفيسور كولن برايس من مدرسة بورتر للبيئة وعلوم الأرضالتي أطلقتها جامعة تل أبيب منذ حوالي عام. ويقول البروفيسور سوتشوفسكي إن جزءًا من المشروع حتى الآن يتعلق ببناء محطة اتصالات أرضية راديوية قياسية، والتي ستتواصل مع القمر الصناعي الذي تم إطلاقه والذي يحتوي على تجارب علمية. "أحد المشاريع التالية التي نرغب في القيام بها هو إنشاء اتصال بصري عبر الفضاء، ولاحقًا اتصال بصري كمي عبر الفضاء، وهو مجال جديد ومتطور بحد ذاته."

 

تشفير المعلومات من الفضاء

يعد تشفير المعلومات موضوعًا مهمًا وله العديد من المعاني التطبيقية وميكانيكا الكم تغير قواعد اللعبة في هذا الموضوع. "اليوم نقوم بتشفير معلوماتنا بالاعتماد على تعقيدات المسائل الرياضية المعقدة، ونفترض أن أجهزة الكمبيوتر تحتاج إلى وقت طويل لحل هذه المسائل وبالتالي فإن المعلومات المشفرة محمية"، يوضح البروفيسور يارون أوز، رئيس مركز تل أبيب الكمي. "تعتمد أجهزة الكمبيوتر الكمومية على نموذج حسابي مختلف ويمكنها تغيير الصورة. على سبيل المثال، مشكلة تحليل عدد صحيح إلى عوامله الأولية، والتي يمنع تعقيدها خوارزميات التشفير المستخدمة على نطاق واسع اليوم، سيتم حلها بسرعة بواسطة الكمبيوتر الكمي. ولذلك، هناك فهم لأهمية تحديد طرق التشفير المحمية في عصر أجهزة الكمبيوتر الكمومية."

 

"ومن ناحية أخرى، تتمتع الأنظمة الكم بقدرات استثنائية على نقل المعلومات المشفرة، ويرجع ذلك إلى أن ميكانيكا الكم لا تسمح بنسخ المعلومات، وأي محاولة لنسخها أو تغييرها تؤدي إلى تدمير المعلومات الأصلية. وهذا يعني أن خط الاتصال الكمي آمن تمامًا من التنصت. إن نقل مفتاح التشفير في شبكة الاتصالات الكمومية آمن تمامًا، وبالفعل فإن التشفير البصري الكمي موجود بالفعل باستخدام الألياف الضوئية".

 

وتبين أن هذا التشفير ممكن، لكنه يقتصر على مسافة 150-200 كم. "وهذا يعني أننا إذا أردنا تشفير شبكة اتصالات كمومية من تل أبيب إلى حيفا، فهذا ممكن، لكننا لن نتمكن من نقل المعلومات المشفرة من هنا إلى إيلات". ووفقا للبروفيسور أوز، فإن القطاعات المالية في سويسرا تستخدم بالفعل شبكات الاتصال هذه، ولكن نقل المعلومات بين القارات، على سبيل المثال من نيويورك إلى لندن بهذه الطريقة غير ممكن. سيتعين علينا أن نثق به في هذا الشأن.

 

 

ويقول البروفيسور أوز إن أول من نجح في تشفير المعلومات في شبكة الاتصالات الكمومية الفضائية هم الصينيون، منذ حوالي أربع سنوات، وقد أثار هذا، كما هو متوقع، أصداء كثيرة حول العالم، خاصة في الولايات المتحدة وأوروبا. "حتى في إسرائيل هناك فهم للحاجة إلى المضي قدما في هذا الاتجاه، وفي جامعة تل أبيب قررنا اتخاذ خطوات على المستوى التنفيذي والبحثي. وسيشارك مختبرنا الجديد المزود بالتلسكوب الموجود على السطح في مشروع القمر الصناعي المستقبلي لمركز الأقمار الصناعية النانوية".

 

سيكون المرصد الجديد احترافيًا ودقيقًا ومتطورًا للغاية. بمساعدة مختلف الهيئات في الجامعة، وخاصة بدعم مركز الكم ودعم البروفيسور إيريز عتصيون، رئيس كلية الفيزياء وعلم الفلك، تم توفير الميزانية والمساحة لبناء المرصد وشراء المعدات الضخمة رفع. إنه روبوت ضخم ودقيق مزود بتلسكوب مقاس 24 بوصة، يمكنه تتبع النجوم والمجرات والسدم والأجسام الأخرى. ويمكن للروبوت، الذي يزن 300 كيلوغرام، أن يتحرك بسرعة زاوية تصل إلى 50 درجة في الثانية، وأن يتتبع بدقة الأقمار الصناعية التي تتحرك على ارتفاع منخفض، وكذلك الطائرات المنخفضة. "إننا نقوم اليوم بالفعل بإجراء تجارب أولية في مجال الاتصالات البصرية، ومع مستوى دقة التلسكوب الجديد سنكون الوحيدين في إسرائيل الذين يمتلكون مثل هذه المعدات"، يقول البروفيسور سوشوفسكي.

 

 

أمين مكتبة النجوم

في هذه المرحلة، وبالصدفة التامة، دخل إلى الصورة لاعب آخر ساعد البروفيسور سوتشوفسكي على تحويل الفكرة إلى حيز التنفيذ: مايكل تسوكران، الخبير العالمي في التصوير الفلكي والأقمار الصناعية ومستشار في بناء مرصد بحثي.

 

"باعتباري مصورًا متمرسًا للنجوم، أردت أن أتحدى نفسي وأقوم بتصوير محطة الفضاء الدولية. كنت بحاجة إلى سقف مفتوح، يكون قريبًا من مدار المحطة الفضائية أثناء مرورها فوق سماء إسرائيل. وتساءلت ببساطة عما إذا كان من الممكن القيام بذلك هنا". وصل مايكل بمعداته الشخصية والتقط إحدى الصور التفصيلية الملتقطة من الأرض للمحطة الفضائية. تذكر أنه في وقت التقاط الصورة كانت المحطة الفضائية تحلق بسرعة تقارب 28 كم/ساعة. في الصغيرة

 

 

ويتخصص مايكل بمعايرة الروبوت المتطور والتحكم فيه وتتبع الأقمار الصناعية وتصويرها حسب طلب الباحثين. باستخدام المعدات الجديدة، يعد بأنه ينوي تسجيل الأقمار الصناعية كما لم يتم رؤيتها من الأرض من قبل.

 

ويعمل البروفيسور عدي أرييه من كلية الهندسة وطلاب الدكتوراه دوليف باشي، وجيورجي جيري روزنمان، ويوناتان بياتيكي، وسحر شاف، وتومر ناحوم، ويوفال راكس أيضًا على إنشاء النظام التكنولوجي للاتصال البصري الكمي في المختبر.

 

ويقدر البروفيسور سوشوفسكي أنه في المستقبل ستكون هناك جميع أنواع الصناعات، الدفاعية وغيرها، التي ستكون سعيدة باستخدام المنصة الجديدة، بما في ذلك الجامعات الأخرى. "هذا مورد وطني. تتم مشاركة بعض المعرفة المكتسبة حول النظام مع مؤسسات أكاديمية أخرى، مثل الجامعة العبرية، على سبيل المثال، والتي، تحت قيادة البروفيسور حجاي أيزنبرغ والبروفيسور يارون برومبرغ، أنشأت العرض الوطني للكم القائم على الألياف نظام الاتصالات وتم الانتهاء مؤخرًا من بناء محطة أرضية بصرية متنقلة. أعتقد أنه يمكننا استخدام كل هذا لتعزيز الأبحاث التطبيقية والأساسية في دولة إسرائيل وفي العالم".